一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，其不需要為光伏發(fā)電組件設(shè)置Boost電路，而是為光伏發(fā)電組件串接一防反二極管，當(dāng)光伏發(fā)電組件不工作時(shí)，該防反二極管截止，從而達(dá)到了防止直流母線的能量倒灌至光伏發(fā)電組件的目的；由于防反二極管功率損耗遠(yuǎn)低于Boost電路，故現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)，本實(shí)用新型的功率損耗大大減小、發(fā)電效率大大提高，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】—種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)中，光伏發(fā)電組件PV與蓄電池Bat配合使用，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出；常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為:光伏發(fā)電組件與蓄電池分別通過(guò)各自穩(wěn)壓控制電路(一般為DC/DC變換器)接于同一直流母線，作為一個(gè)分布式電源整體經(jīng)同一逆變器接入交流側(cè)并網(wǎng)。其中，光伏發(fā)電組件經(jīng)Boost電路接入直流母線；當(dāng)光伏發(fā)電組件工作時(shí)，通過(guò)該Boost電路保持光伏發(fā)電組件至直流母線的穩(wěn)定輸出電壓，當(dāng)光伏發(fā)電組件不工作時(shí)，由于Boost電路單向?qū)?，故可防止母線電壓倒灌至光伏發(fā)電組件。
[0003]上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雖具有功率密度高、成本低的優(yōu)勢(shì)，但由于Boost電路中包含了多個(gè)功率元件，增加了系統(tǒng)的功率損耗，影響了系統(tǒng)的發(fā)電效率；因此有必要提供一種功率損耗較低的穩(wěn)壓控制電路。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本申請(qǐng)目的在于提供一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有系統(tǒng)中的Boost電路功率損耗大、導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電效率低的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案:
[0006]—種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，包括:光伏發(fā)電組件、防反二極管、蓄電池、雙向直流變換電路和逆變器；
[0007]所述光伏發(fā)電組件的負(fù)輸出端接于直流負(fù)母線，所述光伏發(fā)電組件的正輸出端接于所述防反二極管的陽(yáng)極，所述防反二極管的陰極接于直流正母線；
[0008]所述蓄電池經(jīng)所述雙向直流變換電路接于所述直流負(fù)母線和直流正母線；
[0009]所述逆變器的直流正輸入端接于所述直流正母線，所述逆變器的直流負(fù)輸入端接于所述直流負(fù)母線。
[0010]優(yōu)選的，所述光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)還包括交流變壓器；
[0011]所述交流變壓器的一側(cè)與所述逆變器的交流側(cè)連接，另一側(cè)并入電網(wǎng)。
[0012]優(yōu)選的，所述雙向直流變換電路包括雙向直流變換器BDC。
[0013]優(yōu)選的，當(dāng)所述雙向直流變換電路中所述BDC的個(gè)數(shù)大于或等于2個(gè)時(shí)，所述BDC從蓄電池側(cè)到直流母線側(cè)依次級(jí)聯(lián)連接。
[0014]優(yōu)選的，所述級(jí)聯(lián)連接的多個(gè)BDC中，按照級(jí)聯(lián)順序，所述BDC的耐壓能力依次升高、耐流能力依次降低。
[0015]從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)不需要為光伏發(fā)電組件設(shè)置Boost電路，而是為光伏發(fā)電組件串接一防反二極管，當(dāng)光伏發(fā)電組件不工作時(shí)，該防反二極管截止，從而達(dá)到了防止直流母線的能量倒灌至光伏發(fā)電組件的目的；由于防反二極管功率損耗遠(yuǎn)低于Boost電路,故現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng),本申請(qǐng)實(shí)施例的功率損耗大大減小、發(fā)電效率大大提聞，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的另一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的以一個(gè)BDC作為雙向直流變換電路的光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的雙向直流變換電路中具有多個(gè)BDC的光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖,對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0022]本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)了一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有系統(tǒng)中的Boost電路功率損耗大、導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電效率低的問(wèn)題。
[0023]參照?qǐng)D1，本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，包括:光伏發(fā)電組件(PV) 1、防反二極管2、蓄電池(Bat) 3、雙向直流變換電路4和逆變器5。
[0024]其中，光伏發(fā)電組件I的負(fù)輸出端PV-接于直流負(fù)母線，正輸出端PV+接于防反二極管2的陽(yáng)極；防反二極管2的陰極接于直流正母線。
[0025]蓄電池3經(jīng)雙向直流變換電路4接于所述直流負(fù)母線和直流正母線。
[0026]逆變器5的直流正輸入端接于所述直流正母線，直流負(fù)輸入端接于所述直流負(fù)母線。
[0027]上述光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)光伏發(fā)電組件I不工作時(shí)(如夜間)，直流母線電壓Vbus高于光伏發(fā)電組件I的輸出端電壓Vpv，防反二極管2截止，從而防止了直流母線的能量倒灌至光伏發(fā)電組件1、造成發(fā)電組件損壞；當(dāng)光伏發(fā)電組件I在線投入工作時(shí)(如日出期間)，Vpv上升至Vbus,防反二極管2導(dǎo)通，光伏發(fā)電組件I向逆變器輸出電能。
[0028]由上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可知，本申請(qǐng)實(shí)施例不需要為光伏發(fā)電組件設(shè)置Boost電路，而是為光伏發(fā)電組件串接一防反二極管，當(dāng)光伏發(fā)電組件不工作時(shí)，該防反二極管截止，從而達(dá)到了防止直流母線的能量倒灌至光伏發(fā)電組件I的目的；由于防反二極管功率損耗遠(yuǎn)低于Boost電路，故現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)，本申請(qǐng)實(shí)施例的功率損耗大大減小、發(fā)電效率大大提聞，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
[0029]下面結(jié)合圖1，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例所述的光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)的工作過(guò)程及控制方式作進(jìn)一步的描述。[0030]I)系統(tǒng)啟動(dòng)
[0031]若蓄電池3無(wú)能量或未接入本光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，則通過(guò)光伏發(fā)電組件I啟動(dòng)本光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，啟動(dòng)后進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)并維持直流母線電壓Vbus穩(wěn)定。
[0032]若光伏發(fā)電組件I未接入本光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，則先啟動(dòng)雙向直流變換電路4，使其工作于升壓模式，并將Vbus控制在預(yù)設(shè)的母線電壓值(一般為滿足并網(wǎng)要求的最低電壓值)，進(jìn)而啟動(dòng)逆變器5及整個(gè)光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)。
[0033]在蓄電池工作狀態(tài)下，啟動(dòng)光伏發(fā)電組件1、控制其在線投入工作；初始階段，由于光伏發(fā)電組件I輸出電壓Vpv較低，低于直流母線電壓Vbus,防反二極管2截止，防止了直流母線的能量倒灌至光伏發(fā)電組件I ;當(dāng)Vpv上升至Vbus時(shí)，防反二極管2導(dǎo)通，光伏發(fā)電組件I向逆變器輸出電能。
[0034]2)并網(wǎng)充電模式
[0035]當(dāng)需要對(duì)蓄電池3進(jìn)行并網(wǎng)充電時(shí)，通過(guò)逆變器5控制直流母線電壓Vbus，維持在MPPT算法確定最大功率點(diǎn)電壓，來(lái)自逆變器5和/或光伏發(fā)電組件I的能量存儲(chǔ)至蓄電池3。
[0036]3)并網(wǎng)放電模式
[0037]當(dāng)需要對(duì)蓄電池3進(jìn)行并網(wǎng)放電時(shí)，控制雙向直流變換電路工作于升壓模式，使得蓄電池3和光伏發(fā)電組件I共同經(jīng)逆變器5輸出能量。
[0038]4)離網(wǎng)運(yùn)行模式
[0039]當(dāng)本光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)離網(wǎng)，且蓄電池3和光伏發(fā)電組件I均處于工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)雙向直流變換電路4將直流母線電壓Vbus維持在最大功率點(diǎn)電壓；若負(fù)載功率較大，可控制蓄電池3工作于放電模式，若負(fù)載功率較小，可控制蓄電池3工作于充電模式，即光伏發(fā)電組件I同時(shí)向負(fù)載和蓄電池提供能量。
[0040]當(dāng)本光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)離網(wǎng)，且光伏發(fā)電組件I未接入本系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)雙向直流變換電路4將直流母線電壓Vbus維持在預(yù)設(shè)的電壓值，負(fù)載功率完全由蓄電池3提供。
[0041]參照?qǐng)D2，本申請(qǐng)實(shí)施例二提供了另一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，其包括:光伏發(fā)電組件(PV) 1、防反二極管2、蓄電池(Bat) 3、雙向直流變換電路4、逆變器5和交流變壓器6。
[0042]其中，光伏發(fā)電組件I的負(fù)輸出端PV-接于直流負(fù)母線，正輸出端PV+接于防反二極管2的陽(yáng)極；防反二極管2的陰極接于直流正母線。
[0043]蓄電池3經(jīng)雙向直流變換電路4接于所述直流負(fù)母線和直流正母線。
[0044]逆變器5的直流正輸入端接于所述直流正母線，直流負(fù)輸入端接于所述直流負(fù)母線。
[0045]交流變壓器6的一側(cè)與逆變器5的交流側(cè)連接，另一側(cè)作為本光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的交流輸出端、并入電網(wǎng)。
[0046]上述系統(tǒng)中，交流變壓器6可起到隔離作用，且更易匹配光伏發(fā)電組件的輸出電壓，擴(kuò)大了 Vpv的范圍，Vpv最低可低至最低逆變電壓(即電網(wǎng)電壓直接折算至變壓器低壓側(cè)的電壓的最小值)，降低了逆變器的功率損耗。
[0047]具體的，交流變壓器6可選用工頻變壓器。
[0048]另外，本申請(qǐng)實(shí)施例中，雙向直流變換電路包括雙向直流變壓器(BDC);根據(jù)應(yīng)用需求，BDC的個(gè)數(shù)可以為一個(gè)或多個(gè)。[0049]對(duì)于僅包含一個(gè)BDC的情況，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及BDC的具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示；即單一BDC包括升壓管Ql (即Boost管)、降壓管Q2 (即Buck管)和電感L。
[0050]對(duì)于蓄電池電壓可能低于光伏發(fā)電組件的額定工作電壓的場(chǎng)合，雙向直流變換電路優(yōu)選采用多個(gè)BDC ;如圖4所示，多個(gè)BDC從蓄電池側(cè)到直流母線側(cè)依次級(jí)聯(lián)連接，即前級(jí)BDC的輸出端與后級(jí)BDC的輸入端連接(如圖3中BDCl的輸出端與BDC2的輸入端連接)。任一 BDC均可采用圖3中的BDC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0051]實(shí)際應(yīng)用中，可設(shè)置圖3所示系統(tǒng)的雙向直流變換電路中的單級(jí)或某幾級(jí)BDC工作，以適用于蓄電池電壓VBat相對(duì)于Vpv低的較少的情況；具體的，可進(jìn)行如下配置:
[0052]I)按照級(jí)聯(lián)順序，BDC的耐壓能力依次升高、耐流能力依次降低；
[0053]2)根據(jù)當(dāng)前的光伏發(fā)電組件的輸出端電壓Vpv、蓄電池電壓VBat以及二者之比k(即k=Vpv/VBat)確定需要工作的BDC的級(jí)數(shù)和位置；具體確定原則為:k越大，需要工作的BDC的級(jí)數(shù)越多，Vpv越大，需要工作的BDC越靠近直流母線側(cè)(耐壓能力越高)；
[0054]3)對(duì)于不工作的BDC (BDC2、……BDCn)保持其升壓管Ql斷開(kāi)，同時(shí)，當(dāng)蓄電池放電時(shí)，通過(guò)外并一二極管，將各不工作的BDC旁路，或者通過(guò)相應(yīng)BDC自身的電感L和Q2的體二極管將其旁路(若Q2為M0SFET，還可常開(kāi)升壓管Q2，以減小損耗);當(dāng)蓄電池充電時(shí)，控制不工作的BDC的降壓管Q2常開(kāi)，以形成充電回路。
[0055]由以上描述可知，圖4所示實(shí)施例通過(guò)設(shè)定需要工作的BDC的級(jí)數(shù)及位置，在不改變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的前提下，增大了 Vpv和VBat可取值范圍，尤其適用于Vpv和VBat變化范圍均較大的場(chǎng)合。
[0056]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括:光伏發(fā)電組件、防反二極管、蓄電池、雙向直流變換電路和逆變器； 所述光伏發(fā)電組件的負(fù)輸出端接于直流負(fù)母線，所述光伏發(fā)電組件的正輸出端接于所述防反二極管的陽(yáng)極，所述防反二極管的陰極接于直流正母線； 所述蓄電池經(jīng)所述雙向直流變換電路接于所述直流負(fù)母線和直流正母線； 所述逆變器的直流正輸入端接于所述直流正母線，所述逆變器的直流負(fù)輸入端接于所述直流負(fù)母線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括交流變壓器； 所述交流變壓器的一側(cè)與所述逆變器的交流側(cè)連接，另一側(cè)并入電網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向直流變換電路包括雙向直流變換器BDC。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述雙向直流變換電路中所述BDC的個(gè)數(shù)大于或等于2個(gè)時(shí)，所述BDC從蓄電池側(cè)到直流母線側(cè)依次級(jí)聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述級(jí)聯(lián)連接的多個(gè)BDC中，按照級(jí)聯(lián)順序，所述BDC的耐壓能力依次升高、耐流能力依次降低。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK203734587SQ201420053420
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】張彥虎, 胡兵, 劉寶其, 申潭, 薛麗英, 程慕宇 申請(qǐng)人:陽(yáng)光電源（上海）有限公司